ГЛАВНОЕ

Союз переработчиков пластмасс

ПОЛИМЕРНАЯ ИНДУСТРИЯ: газета, купить и продать оборудование, цены на полимеры, изделия из пластмасс, книги, маркетинг, вакансии
стать партнером


Рейтинг@Mail.ru

Медиаплан 2018

 СТАТЬИПОЛИМЕРНАЯ ИНДУСТРИЯ : СТАТЬИ И ОБЗОРЫ

Особенности переработки стирольных пластиков

Тема: Оборудование

Ударопрочный полистирол

листовой ПСУдаропрочный полистирол представляет собой продукт сополимеризации стирола с каучуком. В зависимости от назначения ударопрочный полистирол, выпускаемый в соответствии с ГОСТом 28250-89 «Полистирол ударопрочный. Технические условия», имеет 4 группы марок, различающихся по величине ударной вязкости: полистирол сверхударопрочный, высокой, средней и низкой ударопрочности. Ударопрочный полистирол выпускается термо- или светостабилизированнымв виде однородных неокрашенных или окрашенных гранул размером 2-5 мм. Для производства экструзионных изделий технического назначения рекомендуется использовать высоковязкие марки: УПМ-0503, УПМ-0508, УПС-0803Э, УПМ-0703Э, УПС-0801. Новые марки УПС-800ФМ, УПС-825Д, УПС-825Е, УПС-825ТГ с повышенной стойкостью к образованию трещин, стойкостью к низким температурам, трудногорючие выпускаются по ТУ 2214-001-49510617-99, ТУ 2214-009-00203521-94.

Индексы М и С после букв УП, обозначающих ударопрочный полистирол, характеризуют метод его получения: М — полимеризация в массе; С – блочно-суспензионная полимеризация. Индексы Л и Э обозначают рекомендуемые способы переработки данного материала: литьем под давлением или экструзией соответственно.

Регламентируемые показатели ударопрочного полистирола по ГОСТ включают массовую долю остаточного мономера, допустимую влажность, механические показатели (прочность при растяжении, относительное удлинение при разрыве, ударную вязкость по Шарпи на образцах с надрезом), технологические характеристики (ПТР при Т=200 0С, Р=5 кгс и разброс показателя в пределах партии). Общие справочные показатели материала приведены в таблице 1.

Из-за невысокой по сравнению с НПВХ и АБС-пластиками прочности на удар, низкой атмосферостойкости и повышенной горючести ударопрочный полистирол в настоящее время редко применяется для производства профильных изделий.

АБС-пластики

АБС-пластик является продуктом привитой сополимеризации акрилонитрила, бутадиена и стирола. Материал обладает высокой прочностью на удар и жесткостью, хорошей работоспособностью при низких и повышенных температурах, хорошим сопротивлением к истиранию, высокой химической стойкостью, хорошими диэлектрическими свойствами. Температура применения материала от -40 до +80 0С, кратковременно — до 100 0С.

Таблица 1. Справочные показатели ударопрочного полистирола

Показатели

УПС

УМП

Плотность, кг/м3*10-3 (г/см3)

1,04-1,06

1,04-1,06

Предел прочности при изгибе, МПа

45-60

35-50

Модуль упругости при изгибе, МПа

2500

2000

Твердость по Роквеллу (шкала R)

115

105

Твердость по Бринеллю, МПа

120-150

120-150

Температура тепловой деформации под нагрузкой 1,85 МПа, 0С

75-80

75-80

Влагопоглощение за 24 ч при 20 0С, %

0,05

0,05

Удельное электрическое сопротивление, Ом*м

1*1014

1*1014

Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 106 Гц

4*10-4-8*10-4

3*10-4-7*10-4

Диэлектрическая проницаемость при частоте 106 Гц

2,6-2,7

2,6-2,7

Литьевая усадка, %

0,4-1,0

0,4-1,2

Температура размягчения по Вика в жидкой среде, 0С

85

75

Ударная вязкость на образцах без надреза, кДж/м2

60

55

Ударная вязкость на образцах с надрезом, кДж/м2 при -20 0С

снижение 30-40 %

снижение 30-40%

Ударная вязкость на образцах с надрезом, кДж/м2 при -40 0С

снижение на 50%

снижение на 50%


АБС относится к непрозрачным пластмассам, хорошо окрашивается в различные цвета. Изделия из обычных марок АБС имеют высокий поверхностный глянец, выпускаются также специальные матовые сорта АБС. В России АБС-пластики производят Узловское ОАО «Пластик» (Тульская обл.) и ПО «Салаватнефтеоргсинтез» (Башкирия).

К экструзионным маркам относятся АБС 1106-30, АБС 2802-30, АБС 1010-30, АБС 1010-31. Неплохо перерабатываются экструзией и переходные марки АБС2020-30, 31, 32. Обозначение пластика АБС состоит из наименования марки, буквенных обозначений, номера рецептуры окраски, указания цвета материала, сорта и обозначения ТУ.

Буквенное обозначение, стоящее после числового, указывает на преимущественный метод переработки, основное назначение или наличие специальных добавок: Э — марка, предназначенная для переработки методом экструзии; К — марка, предназначенная для компаундирования с ПВХ; Т — марка с повышенной теплостойкостью; С - марка со светостабилизирующей добавкой.

Все марки пластиков АБС выпускают термостабилизированными. По требованию потребителя пластики АБС могут выпускаться и светостабилизированными. В таблице 2 приведены основные справочные характеристики АБС-пластиков. Зарубежные экструзионные марки АБС представляют фирмы Dow Chemical (США), BASF, Bayer (ФРГ), General Electric (Бельгия), EniChem (Италия), Kumho, Chi Ime, LG (Южная Корея) и др.

Таблица 2. Справочные характеристики АБС-пластиков

Характеристика 

Величина

Плотность, г/см3

1,02-1,05

Телостойкость по Вика, 0С

94-97

Коэффициент теплового линейного расширения, 1*10-5 0С

8-10

Усадка при литье под давлением, %

0,3-0,7

Твердость по Роквеллу (шкала R)

95-123

Твердость по Бринеллю при 20 0С, кгс/мм2

9,4-15,6

Модуль упругости при статическом изгибе, кгс/см2

15*103-24*103

Ударная вязкость по Изоду, кДж/м2

11-35

Водопоглощение за 24 ч при 20 0С, %

0,2-0,3

Светостойкость окраски

(1)

Термостойкость окраски

(2)

Теплопроводность, Вт/(м*0С)

0,214

Удельная теплоемкость, кДж/(кг*0С)

1,34-2,3


Примечания
(1) Окрашенный материал не изменяет цвета при облучении лампой ПРК-2 в течение 100 ч при температуре 50 0С на расстоянии 300 мм до источника спета.
(2) Материал не изменяет цвета при выдержке при T= 230 0С в течение 20 мин.

АБС-пластики обладают повышенной стойкостью к ползучести. Так, при комнатной температуре модуль упругости при действии напряжения 7 МПа в течение 1000 ч изменяется не более чем в 2 раза. При более высоких температурах и уровнях напряжений, особенно выше 65 0С и 14 МПа, снижение механических показателей может быть значительным и превышать 50%.

Влияние на свойства воздействия окружающей среды

В обычных условиях (при нормальной температуре и влажности) атмосферные факторы не оказывают заметного воздействия на свойства АБС-пластиков. Однако при повышенных температурах, влажности, резкой смене температур, при воздействии солнечного света детали из АБС требуют определенной защиты, так как при этих условиях изменяются механические показатели материала и портится внешний вид изделий: прежде всего снижается глянец деталей и происходит изменение цвета (белые сорта желтеют). В некоторых случаях возможно даже растрескивание детали или значительная потеря прочности. Для улучшения погодостойкости изделий из АБС-пластиков их дублируют поливинилхлоридной или окрашенной полиакрилатной пленкой. Однако дублирование снижает прочность на удар, особенно при низких температурах. Окрашенные марки АБС несколько лучше сопротивляются ствию окружающей среды, наиболее стойкими являются черные композиции.

Хорошие результаты по защите АБС от УФ-излучения и влияния атмосферных факторов дает покрытие поверхности изделия тонким слоем ПММА в процессе соэкструзии, хотя это удорожает выпуск продукции. Такой метод широко применяется при производстве листовых материалов. Нижний слой из АБС обеспечивает листам качественное термоформование, высокую ударопрочность и устойчивость к низким температурам. Слой акрила защищает АБС от УФ-лучей, обеспечивает великолепное качество поверхности с сильным блеском, повышенную химическую стойкость. Материал устойчив к воздействию любых факторов внешней среды: после длительной эксплуатации комбинированных изделий цвет материала практически не меняется. Акриловый слой защищает также поверхность листа от царапин.

Экструзия АБС-пластиков

Материал легко перерабатывается экструзией в широком диапазоне текучести расплава полимера. Поэтому экструзией можно удовлетворительно перерабатывать марки, которые относятся к литьевым. Например, переходная марка АБС 2020-30 (или 32) вполне пригодна для производства простых по форме трубообразных и сплошных профилей. Для изделий более сложной формы лучше использовать более вязкие и формоустойчивые марки.

Подсушка материала

Большое влияние на внешний вид экструдируемых профилей оказывает качество предварительной подготовки сырья. Хотя АБС-пластики не являются сильно гигроскопичными материалами, но при хранении на поверхности гранулированного материала конденсируется влага. Процесс особенно интенсифицируется, когда холодный гранулят со склада доставляется в производственное помещение с теплым влажным воздухом. Обычно гранулы АБС-пластика содержат 0,3-0,4% влаги. При экструзии влажность сырья является причиной образования в изделиях раковин, пустот, шероховатости поверхности и значительного снижения прочности. Для получения качественных профильных изделий влажность материала не должна превышать 0,05-0,09%. В целях устранения повышенной влажности гранулят перед переработкой необходимо подсушивать. Оптимальным считается режим сушки гранул при температуре 80 0С в течение 3 ч. В бункерных сушилках с продувом горячего воздуха через толщу материала для сушки достаточно 2 ч. При температуре выше 80 0С наблюдается слипание гранул, особенно вблизи металлических поверхностей, что недопустимо, так как комки гранул могут перекрыть питающее отверстие экструдера и вызвать нарушение технологического процесса.

При хранении подсушенного материала в закрытых полиэтиленовых мешках влага обычно не обнаруживается в течение 4-5 ч. Если после сушки остаточная влага достаточно велика, то на внутренней поверхности мешка обнаруживаются капельки влаги в виде тумана. Следует иметь в виду, что при длительной сушке изменяется текучесть расплава материала. Так, ПТР гранул АБС-пластика при сушке в течение 3 ч при 70 0С снижается на 10%, в течение 5 ч — на 30%, таким образом, длительная сушка отрицательно влияет на технологические свойства материала.

Оборудование

АБС можно экструдировать на любых стандартных экструдерах для переработки пластмасс. Из-за высокой вязкости расплава для переработки различных марок АБС требуются машины с повышенной мощностью привода (на 25% выше, чем для переработки ударопрочного полистирола). Предпочтительны экструдеры с длиной шнека 20:1, 24:1 или 30:1, поскольку такие шнеки обеспечивают более равномерное распределение температур в расплаве и хорошее перемешивание материала. Экструдеры целесообразно оснащать бункерами с подогревом материала. При применении экструдеров с дегазацией обеспечивается более высокое качество продукта благодаря удалению летучих веществ при переработке и устраняется необходимость подсушки материала.

Шнек экструдера — однозаходный, с постоянным шагом и прогрессивно уменьшающейся глубиной нарезки. Степень сжатия 2:1-2,5:1. АБС-пластики — высоковязкий материал, поэтому шнеки для его переработки должны иметь более глубокие каналы, чем каналы шнеков для ударопрочного полистирола. Шнеки с мелкими каналами улучшают смешение материала, но сдвиговое воздействие значительно повышает температуру расплава, что может оказать неблагоприятное воздействие на качество изделия и стабильность технологического режима переработки. В таблице 3 приведены размеры шнеков длиной 20D.

Улучшение смесительного воздействия достигается в шнеках с зонами интенсив¬ного воздействия на материал. На рисунке 1 показаны возможные варианты смеситель¬ных секций шнека одношнекового экструдера.

Таблица 3. Размеры шнеков для экструзии АБС-пластиков

Диаметр шнека D, мм

63,5

88,9

114,2

Глубина канала h, мм в дозирующей зоне

4,5-6,5

6,5-8,2

7-9,7

Глубина канала h, мм в зоне загрузки

9-14,3

12,7-17,5

13,7-19,3

Длина зоны загрузки, диаметров

5

5

5

Длина зоны зажигания, диаметров

10

10

10

Длина дозирующей зоны, диаметров

5

5

5


Технологическая оснастка

Для производства профильных изделий используются прямоточные головки. Для предотвращения разложения материала следует избегать застойных зон в головке. Разбухание АБС-пластиков невелико и составляет по площади поперечного сечения 1,2-1,4. Длина формующей части фильеры обычно принимается равной 20-30 зазорам; величину зазора ориентировочно принимают равной толщине стенки профиля. Детали головки, соприкасающиеся с расплавом, хромируют и полируют. Калибрование профилей, как правило, осуществляется с помощью длинномерных вакуумных устройств, либо коротких пластин или втулок, установленных в вакуумной ванне. Материал быстро приобретает жесткость при охлаждении, поэтому при «запуске» профиля достаточно охладить экструдат в короткой вакуумной охлаждаемой втулке, чтобы профиль приобрел товарный внешний вид, после чего постепенно устанавливают рабочую скорость экструзии, синхронизируя подачу материала шнеком и отвод изделия тянущим устройством.

Особенности переработки

Основными технологическими факторами, влияющими на качество погонажных профильных изделий и производительность агрегата, являются температурный режим по зонам цилиндра и головки экструдера, частота вращения шнека, давление в головке, скорость отвода профиля, степень вытяжки экструдата, режим калибрования и охлаждения изделия.

Температурный режим переработки определяется вязкостью материала. По сравнению с ударопрочным полистиролом вязкость АБС-пластиков выше, поэтому температуры по зонам цилиндра и головки также устанавливают несколько выше. Так, температура по зонам цилиндра в направлении от загрузочной воронки к головке обычно принимается в диапазоне 180-220 0С, а температура головки — 200-210 0С. При переработке АБС-пластиков не всегда удается полностью использовать максимальную производительность экструдера. Повышение частоты вращения шнека до верхнего предела может ограничивать недостаточная мощность приводного двигателя, перегрев расплава в результате механического разогрева, возникновение нестабильной работы экструдера (пульсация производительности). Хорошее качество экструдата на выходе из головки достигается при сравнительно высоком давлении в головке. Обычно давление в 10-20 МПа достаточно для экструзии большинства профильных изделий. Давление в головке при заданной геометрии фильеры регулируется с помощью изменения скорости вращения шнека, изменения температуры, подбором оптимальной геометрии шнека, установкой на входе в головку решетки с пакетом фильтрующих сит. Установка фильтрующих решеток и сит целесообразна при изготовлении толстостенных изделий на головках низкого сопротивления.

Варианты смесительно-диспергирующих элементов шнеков для переработки АБС


Рис. 1. Варианты смесительно-диспергирующих элементов шнеков для переработки АБС:
1 - стержневая смесительная секция;
2 — смесительная секция Dulmage;
3 — смесительная секция Saxton;
4 — СТМ-секция;
5 — смесительная секция в виде кольцевого выступа;
6 — секция смешения Union Carbide

Число сеток при переработке АБС принимают от 2 до 6 при количестве отверстий на 1 см равном 40-180. При недостаточно высоком давлении в головке уменьшается производительность экструдера, ухудшается гомогенизация расплава, может возникнуть неравномерность течения, особенно в местах фильеры, значительно удаленных от оси экструзии. При слишком высоком давлении может наблюдаться чрезмерное повышение температуры расплава и уменьшение формоустоичивости экструдата. Возрастает также нагрузка на двигатель привода.

Охлаждение изделий при экструзии

При экструзии профилей, особенно разнотолщинных, требуется обеспечить равномерное охлаждение изделия, иначе возникают термические напряжения, вызывающие коробление изделия, отклонение от прямолинейности, скручивание. Температура воды в охлаждающей ванне должна быть, по возможности, регулируема, чтобы температура поверхности изделия на выходе из ванны составляла 70-80 0С. Температуру калибрующего устройства рекомендуется поддерживать на уровне 80-90 0С. Минимальные остаточные напряжения при экструзии труб и трубообразных профилей достигаются при использовании двухсекционных ванн. В первой секции длиной 1-1,25 м поддерживают температуру воды 40-50 0С. Для снижения остаточных напряжений и последующей усадки при прогреве трубы или профиля рекомендуется степень вытяжки принимать не более 1,10-1,15.

Термический отжиг

Неравномерное охлаждение при калибровании приводит к искривлению профиля. Часто затруднительно подобрать условия, при которых искривление по длине находится в допустимых пределах. В таких случаях «сабельность» приходится устранять термообработкой. В некоторых случаях дифференциальный нагрев-охлаждение участков профиля может устранить проблему еще в линии. При невозможности обеспечить приемлемую прямолинейность изделия используют термический отжиг готовых профилей, для чего прямолинейные отрезки профилей плотно упаковывают в шпули или другую тару с плохой теплопроводностью и погружают в горячую воду (65-75 0С) на 30-60 мин, после чего медленно охлаждают. Возможен также отжиг в воздушной печи в течение 2-3 ч. При отжиге необходимо обеспечить относительно свободное перемещение профилей по длине и по возможности ограничить поперечное перемещение. Основная трудность в проведении термообработки — найти подходящую по длине ванну или печь.

Литература: «Экструзия профильных изделий из термопластов», издательство Профессия, 2005

Plastinfo.ru

Источник:

СТАТЬИ ПО ТЕМАМ
 Технологии [140]     Изделия [74]   
 Оборудование [40]     Сырье [104]   
 Обзоры рынков [162]     Интервью [82]   
 Репортаж [25]     Все статьи   

Статьи публикуются с разрешения автора и обязательным указанием ссылки на источник

Редакция оплачивает на договорной основе
технические статьи, маркетинговые отчеты, рецептуры, обзоры рынка
и другую отраслевую информацию и права не ее размещение

Приглашаем специалистов к сотрудничеству в качестве внештатных авторов и консультантов!

По вопросам публикации и оплаты статей обращайтесь в редакцию:
Тел/Факс: +7 (495) 645-24-17
Прислать сообщение


Полное или частичное копирование любых материалов, опубликованных на Plastinfo.ru, для размещения
на других Интернет сайтах, разрешается только с указанием активной гиперссылки на plastinfo.ru !

Полное или частичное использование любых материалов, размещенных на Plastinfo.ru,
в СМИ, печатных изданиях, маркетинговых отчетах, разрешается только с указанием ссылки
на «Plastinfo.ru» и в некоторых случаях требует письменного разрешения ООО Пластинфо






ОПРОС НА PLASTINFO.RU

Ваша главная цель посещения выставки «Интерпластика 2019»:

результаты


Проводится с 30.10 по 01.02.2019

Получаем результат...

Ваша компания нуждается в господдержке?

результаты


Проводится с 05.11 по 31.12.2018

Получаем результат...
Загрузить каталог книг

Новости

Выставки и конференции
Государство и бизнес
Литература и образование
Новые материалы и марки
Обзоры и анализ рынков
Обзоры СМИ
Оборудование
Объемы и мощности
Отходы и экология
Персоны и назначения
Пресс-релизы, форс-мажоры
Разработки изделий
Слияния и новые имена
Цены на сырье и изделия

Объявления

Продать
Купить
Вакансии
Резюме
Форум

Информация

Справочник покупателя
Статьи и обзоры
Глоссарий
Выставки
Опросы
Стандарты
Видео Plastube

Подписка

Бизнес газета
Цены на полимеры
Импорт и экспорт
Магазин отчетов
Магазин книг
База полимеров
Polyglobe

О проекте

Контакты
Карта сайта
Партнеры
Реклама

Информация доступна зарегистрированным пользователям после авторизации